MATERIALES

DE

CONSTRUCCIN

Ing. ALBERTO REGAL M.

LIMA PERU

1984

INTRODUCCIN

Orientacin del curso.- Programa de estudio de cada material.

I PARTE - MATERIALES LE ALBAILERIA.

CAPITULO 1: AGLOMERANTES

Yeso.-

Definicin.- Clases de yesos vivos. - Preparacin de los yesos. Usos dela pasta de yeso.Especificaciones.- Historia.- Yacimientos

Cal.-

Definicin.- Clasificacin.- Calcinacin de la cal.- Obtenci6n de laspiedras calizas.- Empleo de la cal.Especificaciones.- Historia.- Yacimientos.Cal hidrulica.- Precursores de su fabricacin.

Puzolanas.-

Definicin.- Usos de la puzolana.- Historia.

Cemento Portland.-

Definicin.- Clases de cementos.- Procedimientos de fabricacin.- Lafabricacin del cemento peruano Sol. Fragua.Propiedades fsicas del cemento.Especificaciones del cemento Sol.- Historia.- Fabricas peruanas.

Supercemento.- Cemento aluminoso.- Cementos puzolnicos.-Cementos puzolnicos peruanos.

CAPITULO II: ARIDOS

Arenas.-

Definicin.- C1asificacions.- Propiedades fsicas.- ensayo de las arenasen obra.

Grava.-

Definicin.- Pruebas de dureza.- Granulometra.

Piedra partida. -

Caracteres.- Especificaciones.- Trituradoras.

CAPITULO III: MORTEROS Y CONCRETOS

Definiciones.- Mortero de yeso.- Mortero de cal.

Mortero de Cemento Portland.-

Dosificaci6n.- Resistencia a la tensin; a la compresin; mezclas msusadas.

Morteros bastardos.- De yeso y cal.- De cemento y cal.

Concreto con aire incorporado.- Concreto liviano.

Losetas, baldosas, mosaicos .- Losetones de concreto.- Bloques deconcreto.- Tubos de cemento.

Ductos de cemento.- ladrillos de cal y arena.- Piedra artificial.- terrazo.-Coloreado del concreto.

CAPITULO IV: PIEDRA DE CONSTRUCCION

Definiciones.- Cualidades.- Propiedades fsicas.- Intemperismo.- labradode las piedras.

Piedra grande de ro.- Piedra grande de cerro.

Ejemplo de algunas rocas de construccin usadas en el pas,- Granitocomercial.- Areniscas.- Traquitas.- Calcreos.- Piedra sillar,- Pizarras.-Mrmoles.- Yacimientos peruanos de mrmoles.

Piedras de construccin empleadas por los antiguos peruanos.-Departamentos de Amazonas, Ancash, Cuzco y Huanuco.

CAPITULO V: PRODUCTOS CERAMICOS

Arcilla.-

Clasificaciones y denominaciones.- Yacimientos peruanos.- Propiedadesfsicas y mecnicas de las arcillas.

Adobe.-

Definiciones y caracteres.-

Ladri1los cermicos para construccin.-Clases.- Dimensiones y pesos.- Propiedades.- Fabricacin.

Ladrillos refractarios.- Tejas cermicas.- Tubos de barro cocido.-Losetas vidriadas.- Suelo-cemento.- Ladrillos para pavimentos.- Tubosvidriados de cermica.

Datos nacionales.- Historia de los materiales cermicos.- El adobeperuano.

II PARTE-MADERAS

CAPITULO VI: CARACTERISTICAS DE LA MADERA

Terminologa botnica de la madera. - Propiedades fsicas y mecnicasde la madera.

CAPITULO VII: EXPLOTACION Y MANUFACTURA DE LA MADERA

Explotacin forestal.- Aserrado.- Secaje.- Destruccin de la madera.-Mtodos Preservativos.

Elaboracin del carbn de palo en el Per.- Otros usos industriales.-Destilacin de la madera.

CAPITULO VIII: MADERAS USADAS EN INGENIERIA

Maderas de EE. UU.- Vocabulario.- Coeficiente de resistencia.Maderas chilenas. - Maderas argentinas.

Maderas peruanas.- Caractersticas.- Descripcin de algunos rbolesmadereros.

Madera terciada.- Madera enchapada.

III PARTE-METALES

CAPITULO IX: METALES FERROSOS

Fierro cochino.-

Minerales de hierro.- Fundicin del hierro.- Planta de Chimbote.- Clasesde hierro cochino.

Hierro colado.

Fabricacin.- Colado del hierro.- Usos del hierro fundido.

Resistencia de la fundicin.- Fundicin maleable.

Hierro forjable. -

Preparacin. - Transformacin mecnica del hierro forjable.- Soldadodel hierro dulce.

Acero.-

Clasificacin. - Manufactura del acero.- Tratamiento trmico del acero.-Soldadura del hierro o del acero.- Oxidacin de hierros y aceros dealeacin.

Chapas.- Metal desplegado.- Alambres y cables.

CAPITULO X: METALES NO FERROSOS

Cobre.- Plomo.- Zinc.- Estao.- Aluminio.- Aleaciones.

CURSO DE

MATERIALES DE CONSTRUCCION

Por el Ing.

ALBERTO REGAL

INTRODUCCION

Orientacin del Curso.-

El desarrollo del Curso de materiales de Construccin estadirigido hacia tres objetivos simultneos:

1) Proporcionar los conocimientos tcnicos referentes a laconstitucin fsica y propiedades mecnicas de cada uno de loselementos con los cuales se ejecutan las llamadas Obras de fabrica yobras estructurales.

2) Iniciar el estudio de la tecnologa de esos materiales y suaplicacin a la ciencia y arte del ingeniero; y

3) Estudiar la terminologa de los materiales, o sea lasexpresiones empleadas en el lenguaje de la ingeniera.

Programa del estudio de cada material.-

a) Presentacin del material:

Definicin.- Descripcin.- Caracteres.- Clases.- Historia.

b) Tecnologas:

Obtencin.- Preparacin.- Manufactura.

c) Conocimientos tcnicos:

Propiedades fsicas y mecnicas.- Empleo en ingeniera.-Especificaciones.

d) Economa:datos de l mercado peruano .- precios y costos.

Observaciones de carcter general.-

1.- Todas las temperaturas dadas en el curso estn expresadas engrados centgrados.

2.- Los coeficientes de resistencia a los esfuerzos exteriorescorresponden siempre a la roturo, salvo indicacin espacial.

3.- El peso especfico de los materiales est dado deduciendo losporos fsicos.

Densidad de los cuerpos se expreso sin deducir los porosmacroscpicos.

4.- Todas las medidas y dimensiones se dan en sistema mtricos solose emplean las medidas inglesas cuando su uso es muy general en elpas, sobre todo en las operaciones mecnicas.

5.- En la denominacin de las mallas o cedazos, paro los ensayosgranulomtricos, se sigue la nomenclatura norteamericana, segn lacual el numero de la mallo es el correspondiente al de su numero deagujeros vacos por pulgada lineal.

Equivalente entre los sistemas ingls y mtrico, que deben sermemorizados.-

1 = 25.4 mm.1 = 0.3048 m.1 lb. = 0.453 Kg.1 la. = 3.8 lt.1 lb/ pulg. = 0.07 Kg/cm.1.00 m. = 3.28

NOTA.- Los prrafos en letra cursiva no son materia de examen.

I PARTE - MATERIALES DE ALBAILERIA

Captulo 1 - Aglomerantes

Con el trmino de aglomerantes, se conocen a losmateriales usan para unir otros, condicin en que permanecen mas menos establemente en las circunstancias usuales de resistencia a lasfuerzas y cambios de temperatura. Se les diferencia de los aglutinantesen que los materiales unidos por stos, presentan algunainestabi1idad; tipo caractersticos de los aglutinantes es el asfaltos.

Y E S 0

Definicin.-

Yeso vivo simplemente yeso, es el producto resultante dela deshidratacin parcial total del mineral llamado piedra de yeso,yesera algez. El yeso vivo reducido a polvo y amasado con aguarecupera su agua de cristalizacin, o sea que se cristaliza,endurecindose fraguando

Caractersticas de la piedra de yeso.-

Es una roca sedimentaria, formada principalmente porsulfato de calcio y cristalizada con dos molculas de agua; su frmulaqumica Es: Ca S04, 2(H20), sea un bihidrato calcico.

Este mineral puede ser rayado con la ua, es de estructuralaminar-granular, y de color blanco, gris o rojizo. Se encuentra conimpurezas constituidas por arcilla, arenisca, caliza, azufre, cloruro desodio y lignita, principalmente. A medida que es mas impuro, el colorpasa al gris obscuro, pardo o amarillo.En la naturaleza se encuentra tambin el sulfato de calcio cristalizado,anhidro, y entonces se llama anhidrita (Ca SO4).

Otra variedad del yeso es la selenita, en la cual el yeso seencuentra en cristales grandes, discernibles, separadosindividualmente, de estructura lamelar.

El alabastro es una piedra de yeso semejante al mrmolblanco y de granulacin cristalina. Se usa principalmente en estatuaria.Se diferencia del mrmol en que se puede rayar con la ua. Nuestrapiedra de Huamanga, es un alabastro.

Clases de yesos vivos.-

Los principales, usados en la industria, son los siguientes,clasificados en dos grupos de acuerdo con la temperatura de coccin:

1 Obtenidos por cochura de la piedra de yeso a temperatura inferior a200:

Yeso de Pars, que es el mas puro de los manufacturados; molidosenpolvo impalpable. Muy blanco. Es usado para modelos dearquitectura y escultura, en medicina osteolgica, etc. En sucomposicin qumica es un semihidrato ca1cico: Ca S04, 1/2(H20).

Estuco o escayola, es un yeso de Paris molido menos finamente.

Yeso de empastados, que es el usado en las construcciones, Tienealgunas impurezas naturales, principalmente arcillas y a veces se leagregan ciertas sustancias para retardar la fragua. Es muy plstico.

2. Obtenidos por cochura de la piedra yesera a temperatura superior a200

Yeso para pisos, manufacturados deshidratando completamente lapiedra yesera. Son de f ragua lenta/ Se emplean en Europa,principalmente.

Yeso al alumbre, al brax, etc,. Se obtienen agregando a.1 piedrayesera el producto que les da el nombre/ A esta clase pertenecen a laspastas industriales denominadas Mrmol artificial, Cemento Kene,Cemento Paros, etc.

Canteras.- se trabajan por cortes a cielo abierto, por galeras, laextraccin de la piedra se facilita con el empleo de explosivos de bajapotencia tales como las plvoras y dinamitas de poco porcentaje.

Preparacin de los yesos, Comprende tres etapas principales:a) Trituracin de roca, b) Coccin; y c). Pulverizacin. Pero el orden enque se realizan estas tres operaciones depende del sistema de coccincomo se va a ver.

a) Trituracin de la roca.- Se puede efectuar en chancadoras tipoDodge, tipo Blake, molinos de campana, de acuerdo a la durezade la roca por triturar, de la fuerza motriz disponible, del volumende la instalacin, etc.

b) Coccin.- tiene por objeto la deshidratacin de la piedra yesera yse puede hacer: l por huayronas; 2 por caldera kilns y 3 porhornos rotatorios/

1 En el Per, a todos lo hornos rsticos se le denominahuayronas, voz derivado del quechua, idioma en el que huayra significaviento.

Las huayronas para yeso estn formadas por paredesrusticas de albailera. Son hornos rectangulares de unos 5.00 x 4.00m, de secin, y de 3.50 m. de alto; a 0.90 l.00 m. del piso llevan unaparrilla constituida por barras de hierro; el espacio bajo la parrilla es elhogar; y la parte que queda sobre la parrilla se llama laboratorio, lugar donde se realizan las transformaciones qumicas. El horno llevaun techo ligero, y esta provisto de mas de las poternas necesarias paraatender al funcionamiento del hogar y la carga y descarga del horno.

Como combustible se emplean la lea, el carbn de piedra oel petrleo.

Los trozos de rocas por cocer, se disponen en el laboratorio,en forma de bovedillas, dejando espacios entre los trozos, a fin de quepor ellos puedan circular las llamas y los gases de la combustin. Enpromedio y segun. las dimensiones del horno, la carga flucta entre 20y 30 toneladas.

2 - Las calderas, comosu nombre lo indica, son grandespailas cilndricas, de dimetrovariable entre 2.50 y 2.00m.; de fieroforjado; de 1/4" 3/8 de espesor,Estn provistas de un mecanismoconstituido por un rbol vertical, enel que se disponen paletasdestinadas en su rotacin a removerel material durante la coccin Esta

caldera va colocada sobre un hogar, y de acuerdo con las patentes delos fabricantes, lleva dispositivos o camisas para impedir la radiacindel calor y tambin otros para que las llamas y gases de la combustinenvuelvan la caldera.

3- Los hornos rotatorios, Son cilindros metlicos, de 1.50 m. dedimetro, en promedio, y de unos l0,00 m. de longitud, dispuestoinclinados de manera que en su interior las piedras se deslicesuavemente hacia la boca, de salida. Como en el caso de las calderas, elhogar y diversos dispositivos rodean el cilindro para su calentamiento.

Descritos as sumariamente los mtodos de coccin secomprende porque en el sistema de huayronas se tritura la rocadespus de la quema, mientras que en los otros dos sistemas, lasistema de trituracin se hace antes de la coccin.

c) Pulverizacin.-Despus de la coccin, elyeso es reducido a polvo;forma en que se entrega alconsumidor, Lapulverizacin se hace pormedio de los mol nosllamados de tipo chileno, ytambin por molinos debolas

Fragua del Yeso, La fragua es la propiedad que tienen todos losaglomerantes por la cual, amasados con proporcin conveniente deagua, forman, en un tiempo ms o menos variable, pero relativamentecorto, una masa slida. Dotada de coherencia suficiente para seraprovechada con determinados fines.

La f ragua del yeso vivo es un proceso complejo que reiniciadesde el momento en que se vierte agua para amasarlo, y que pasasucesivamente por los fenmenos de disolucin, transformacinqumica, saturacin, y finalmente, cristalizacin. Estos fenmenos seproducen sobre fracciones parciales de la masa, en primer lugar, ydespus toda ella queda comprometida en esas etapas.

Debe llamarse la atencin sobre otros dos fenmenosconcurrentes con la fragua del yeso; el primero es que sta se producecon un aumento de temperatura, que puede alcanzar hasta 20, o seadesprendimiento de calor; y el segundo, que el yeso aumenta devolumen al fraguar.

La fragua del yeso se puede retardar agregndole algunosproductos orgnicos tales como glicerina, harinas, azcar, alcohol,sangre y cola de carpintero. En la industria se usa un retardadora basede pelos, soda custica y cal viva; la soda custica reduce el pelo a cola,y La cal acta como un secante.

Como acelerador de la f ragua se emplean el alumbre y lasal de cocina.

Usos de la pasta de yeso

En el Curso llamamos pasta a la mezcla de un aglomerantecon agua; pero esta mezcla debe tener cierta consistencia, porquecuando el agua esta en gran exceso, entonces, se produce lo que sellama Lechada.

El empleo mas importante, en Construccin, de la pasta deyeso esta en los estucados de los muros y techos a cielo-rasos estosestucados se conocen con los nombres de empastados o enlucidos.

Se usa generalmente, en la contraccin de tabiquesestructuras similares, formados por encunados de Caa de Guayaquil,o de madera, Debe advertirse que como el yeso oxida el hierro pasaasegurar la caa o material similar, deben emplearse clavos de encaar,que son clavos galvanizados, o clavos de zinc.

El yeso con el calor despide vapor de agua, o agua y poresta razn se le considera como material incombustible, ut1lizadosre1lenos de bvedas y de cajas de seguridad. El desprendimiento. Devapor de agua se aumenta agregndole alumbre.

Como el soporte materiales de cuerpo, se pueden usar laviruta y el aserrn de madera, fibras vegetales y pelos. Estos materialesagregados al yeso, no le quitan su propiedad de ser incombustible y ledan en cambio, cualidades de aislante acstico, y de opacidad o deabsorcin de ruidos.

informacjn para presupuestos,- En la redaccin de presupuestos sepueden emplear los siguientes datos.

Yeso consumido por m2Cielo raso de caa de Guayaquil conestucado de yeso puro 15 Kg.Empastado de cielo raso con yeso pu-ro. Superficie de techo aligerado.... 13 Kg.Empastado con pasta de yeso puro,aplicado sobr tarrajeo primario enfoscado. Espesor 5mm. . . . 7 Kg.

Especificaciones tcnicas.-

La genera1idad de los yesos limeos poseen las siguientescaractersticas.

Molturacin o grado de finura: pasan la malla 14. No menos del 40% nimas del 75% pasa la malla 100.( la resistencia a la traccin del yesoaumenta proporcionalmente a su grado de finura).

Volumen en seco: 1.2 m3 por 1.000 Kg. de yeso vivo.Tiempo de fragua: de 16 a 20 minutos.Volumen de agua: El necesario para preparar la pasta, en el 60% devolumen del yeso vivo.Volumen de pasta : El 95% del volumen del yeso vivo.

Resistencias. La generalidad de los p1iegos de especificaciones,prescriben que la resistencia mnima debe ser la de. 8 kg/cm2, a latensin, a 1os 24 horas; y de 16kg/cm2. a los siete das, para yesoscocidos en ca1deras.

Como resistencia a la compresin se suele considerar la de80 kg/cm2, para el yeso de construccin; y de 180 kg/cm2. para el depisos.

Mercado.-

E1 yeso se vende en costales de 2 qq. Cada uno, o sea depesos de 90 a 92 kg.; y tambin en bolsas de 35 y de 40Kg. cada una.

Historia.-

El yeso es uno de los aglomerantes mas antiguos conocidospor la humanidad, Se le empleo en Egipto, en la construccin de lasPirmides. Fue usado por los griegos, los romanos y lo rabes.

Los antiguos peruanos lo llamaban pachach, Lo obtenanpulverizando groseramente las piedras yeseras cocidas, y cernindolo entrozos de gneros. No lo empleaban en empastados de muros o techos;sino mezclado con grava formaban una especie de concreto que lesserva para rellenar muros formados por das paredes de adobe.

Yacimiento.-

Las primeras canteras de yeso que se exp1otaron en Lima,por los espaoles, estaban hacia el camino de Ancn, en Reparticin, yComas; pero hoy ya no se les trabaja. Otras canteras que no se trabajanactualmente Cerro son las del cerro Agustino, las de la Isla de SanLorenzo, y las muy importantes de chicla, en la lnea del F.C. Central, a129 km. de Lima, y de donde se ha suministrado piedra yesera en granabundancia a la capital.

En el da, las mejores y las mas copiosas se encuentran enla caleta de Pucusana, aproximadme a 70 km. Al sur de Lima losyacimientos consisten en sulfato de calcio en sus dos formas clsicas elhidrato de yeso y el anhdrido anhidrita. Aunqueindustrialmente carezca de valor la anhidrita siempre se usa, mezcladocon el producto hidratado, en la manufactura del yeso comercial.

En muchas partes del territorio nacional se encuentranyacimientos de piedra yesera, pudindose mencionar entre ellos los deMaco en la provincia de Tarma, y los de Iscuchaca, en el F.C. dcHuancayo a Huancavelica.

CAL

Definicin.-

Cal es el producto resultante de la descomposicin, por elcalor, de las rocas calizas, que son carbonatos clcicos carbonatos decalcio.

Si las calizas son puras y se calientan a 900, se verifica lasiguiente reaccin:

Ca CO3 + calor CO2 + Ca O

es decir que el carbonato clcico se descompone, originadoanhdrido carbnico y xido de calcio o cal viva. El anhdridocarbnico es gaseoso y se escapa con los humos de la combustin, quequedando, pues como residuo de la combustin sino el xido de calcio.

Descripcin. -

Las piedras de cal o calizas naturales, casi nunca casinunca se encuentran puras, sea en la. forma de carbonato clcico,sino acompaadas de otros cuerpos extraos, principalmente arcilla,magnesia, hierro, azufre lcalis y materias orgnicas, comunicndole ala cal, proveniente de aquellas, determinadas caractersticas.

El carbonato calcico se presenta, en la naturaleza enmultitud de formas, siendo, muy abundante, Se le conoce con lossiguientes nombres:

aragonito, espato de Islandia,Calcita, estalactitas y estalagmitas,Caliza, mrmol,Creta, piedra litogrfica, etc., etc.

La cal viva es una sal blanca, amorfa, muy inestable, puesposee gran avidez por el agua. Reacciona con el agua en la formasiguiente:

Ca O + H20 - Ca (OH)2 + calor

Producindose hidr6ddo clcico o cal apagada. La temperatura a que daLugar esta reaccin es de unos 160.

El hidrxido calcico es un cuerpo slido, blanco, amorfo,pulverulento, algo soluble en el agua, Disuelto en agua forma lo que sellama agua de cal.

C1asificacion de la cal.-

Las distintas clases de cal se pueden agrupar en la formasiguiente :

Por la accin del agua en:

Cal viva )Cal apagada) ya descrita.

Por su grosura:

Cal grasa, que se obtiene de una caliza que contiene hasta5% de arcilla. Esta cal al apagaras forma una pasta ligosa y untuosa altacto, lo que ha dado origen a su nombre.

Cal rida, que procede de calizas que an teniendo menosde 5% de arcilla contienen adems xido de magnesio en proporcinsuperior al 10%.

Por sus caractersticas qumicas:

Cal dolomtica, cuando la proporcin de xido de magnesiocs superior al 25%.

Cal hidrulica, que es la proveniente de la calcinacin decalizas que tienen ms del 5% de arcilla y que da un producto queadems de los caracteres que poseen las cales grasas, puedeendurecerse y consolidarse bajo el agua.

Por refinamiento industrial:

Cemento grappier, formado por trozos sumamentecalcinados obtenidos despus del apagado de la cal hidrulica, lo cualesson molidos constituyendo un material de cementacion gracias alsilicato de cal que contienen, en grado mayor o menor.

Cemento Lafarge, usado en EE. UU., siendo un productosimilar al anterior.

En el mercado limeo se encuentran las siguientes clasesde cal:

De Obra.- La ms barata, contiene impurezas y de color noblanco.

Fina- De co1or blanco, por la ausencia de impurezas.

Tamizada.- Excenta de grums o granos gruesos.

Hidrulica.- Preparada para endurecerse en presencia delagua.

Blanca fina.-. Usada en la preparacin de revestimientosdecorativos.

Cal viva.- Ya descrita.

La cal se vende en bo1sas de 15, 30 y 46 kg.; y en cilindrosmetlicos, de 20 kg.

Caracteres.-

Es usual caracterizar una cal por lo que se llama su ndicehidrulico, que es la relacin de la slice y alumina, a la cal magnesica,de que est formada:

1= Si 02 + A12 O3Cao + MgO

Las distintas clases de cales y los cementos se ordenan enla forma, siguiente: de acuerdo con ndice hidrulico y la proporcin dearcilla contenida en la caliza primitiva:

Material ndice % deHidrulica arcilla

Cal grasa magra 0.10 5.0Cal dbilmente hidrulica 0.15 8.0Cal medianamente hidrau1ica 0. 30 14.0Cal propiamente hidrulica 0.40 19.0Cal eminentemente hidrulica 0.50 22.0Cal, lmite o cemento lento 0.65 27.0Cal rpido 1.20 40.0

Calcinacin de la cal.-

1.- por huayronas, pilas o montn - En una zona de terreno igualado,Se practica una excavacin rectangular de1.00 m. de lado,aproximadamente, y otro tanto de profundidad; este hueco que va aservir de hornillo se conecta al exterior, fuerade la pila de que vamos a hablar enseguida,por una zanja.

Sobre la excavacin y haciendo deella centro, se forma la pila montn

constituido por capas alternadas de piedra y combustib1e, que puedeser carbn vegetal, lea ramas. Se levanta as un de tronco de conounos 4.00 5.00 m. de dimetro en la base; 3.00 4.00 m. en lacoronacin y de unos 3.00 m. de altura. Esta pila se cubre Por unacapa de arcille mojada, arena y paja de unos 6 cm. de espesor, en total,y que tiene por objeto evitar la prdida excesiva de calor.

Antes de construir la pila se echa combustible en la zanja yen el hornillo; y despus de construido el montn, se enciende elconjunto por medio del combustible arrojado ala zanja; el fuego setrasmite poco a poco a todo el conjunto.

La calcinacin dura mas o menos una semana, y se conoceque ha terminado por el aspectote los gases que se desprenden, exentosde humo.

Una vez enfriado el montn y desecho, es necesario separara mano los trozos de cal, de las cenizas.

2.- Por hornos intermitentes.- Serealiza en construcciones especiales deladrillos adobe, que constan de 3partes: el hogar, el cuerpo del horno, y laboca, chimenea tragante. Tienen. 5.00m. de altura, aproximadamente y son deseccin circular.

Se forma una bveda sobreel hogar con las piedras ms gruesas, yel resto del cuerpo se llena con calizatriturada. El combustible suele ser lea ya veces guano. La calcinacin dura de

tres a cuatro das, y se aprecia que ha terminado por el descenso quesufre el material, en el cuerpo del horno.

3.- Por hornos continuos.- Estn formados por construcciones dealbailera, que afectan la disposicin de dos conos invertidos, unidospor sus bases. En estoshornos en la parte inferior, adems del hogar, se dispone de unaabertura para extraer la piedra de cal a medida que es calcinada.

Como estos hornos son mas perfectos, casi siempre vanrevestidos interiormente con ladrillos refractarios.

Apagado de la cal.-

En Ingeniera Civil: la cal se usa apagada, es decir,hidratada. Como ya hemos manifestado esta hidratacin se realiza con

una fuerte desprendimiento de calor, que a veces llega a l60, y seproduce adems un ruido caracterstico, consistente en una especie desilbido crepitar agudo.

Tericamente el apagado de la cal viva slo requiere unvolumenDe agua equivalente a 35% del peso de la cal.

En la prctica se emplea mayor cantidad de agua que laindicada, y es usual que los albailes apaguen un volumen de cal con1-1/2 2 volmenes de agua.

El apagado de, la cal se puede hacer por los mtodossiguientes:

1.- Apagado espontneo.- Es el quese realiza por el contacto natural de la calcon 1a humedad vapor de agua del aireatmosfrico. Para facilitar esta accin seextiende simplemente la cal sobre unasuperficie plana, resguardada de la lluvia.Para el apagado completo es necesarioexponer la Cal unos tres meses. Elsistema tiene el inconveniente de que lacal absorbe, adems anhdrido-carbnico,y se carbonata un poco, circunstancia daina qu comprenderemosmejor al ocuparnos de la fragua de la cal.

2.- Apagado por aspersin.- Se humedece la ca1 con una regadera con un pu1verizador, extendindolapreviamente sobre una superficie, en capas, que son sucesivamenteregadas.

3.- Apagado en obra.- E1 procedimiento empleado generalmente al pide obra consiste en formar una pila conode arena, en cuyo eje se practica una especie de crter, en el que searrojan los trozos de cal viva. Luego se vierte sobre la arena un volumende agua a tres veces el de la cal.

Otro sistema tambin muy usual en los trabajos dealbailera, en echar la cal viva con suficiente cantidad de agua encubetas pozas inpermeab1es, y despus de apagada pasarla pormallas tamices, con el objeto de separar los trozos duros impurezas.

En estos casos se acostumbre apagar la cal siete das antesde emplearla con argamasa, y 30 das antes, cuando se le va a usar enrevoques.

En algunos pases solo se permite usar la cal que ha llegadoviva al pie de obra; pero la experiencia demuestra que no hayinconveniente en emplearla apagada, trasportada en forma de polvo alos trabajos, sea que se ha apagado antes, pudiendo este plazo depreparacin alcanzar hasta un perodo de seis meses.

Obtencin de las piedras calizas.-

Como en el caso de1 yeso, la exp1otacin de las canteras sepuede hacer por, Cortes a cielo abierto, por galeras. E1 tamao de lostrozos de roca depende del sistema de calcnact6n; y por consiguientesegn sea ste, ser tambin e1mtodo, de explotacin de la cantera, yel uso de la clase de explosivo.

Empleo de la Cal.-

El ms importante en Ingeniera Civil, es para formarmorteros de los cuales nos ocupamos con detalle en el Captulo III delCurso.

Se usa tambin en muchas industrias, y as la minera consumaalrededor de las cuatro quintas partes de la cal producida en nuestropas; y de esa cantidad cerca de la mitad es usada como fundente, en laOroya.

Especificaciones.-

Las usuales son: el grado de finura, determinada en lapasta; el rendimiento, en pasta, de la cal apagada. En cuanto a lasresistencias o propiedades mecnicas exigidas, se prescriben para la calen forma de morteros, por lo que las estudiaremos en el capitulocorrespondiente a estos.

Para la determinacin de la finura de una cal dada, seprepara una pasta con ella y lavndola a chorro de agua sobre unamalla 20; mas del 15% de la masa, debe quedar detenida sobre lamalla.

En cuanto al rendimiento, se considera que una buena calapagada debe dar pasta en la proporcin de 2.4 kg. de pasta por cadakilo de cal.

Mercado.-

La cal se vende entre nosotros, prcticamente viva. Sefabrica de dos clases una ordinaria, llamada cal de obra, que se vende acostales de 80 kg.; otra de grano ms fino, y de color blanco uniforme sellama cal fina, y vendida en sacos de 60 kg.

Tambin se vende en algunas ciudades del pas, en sacos defanegas con 72 kg. de peso, por saco.

Historia.-

La cal fue conocida en el periodo histrico que sedenominan corrientemente la antigedad; pero la cal hidrulica solofue descubierta a principios del sigo XIX.

En el Per, a la piedra de cal se le llamaba iscu, y 1osaborgenes la obtenan quemando las calizas por el mtodo del montn huaironas, que hemos revisado; tambin para obtener cal quemabanconchas y moluscos, con lea y paja.

En quechua, chancara quiere decir montaa de caliza.

Los antiguos peru4nos mezclaban la cal con arena conarcilla para obtener morteros que empleaban para revestimientos tarrajeos para construir muros rsticos de piedra no labrada.

Loa hornos de cal se comenzaron a usar en Lima muy pocodespus de fundada la ciudad en 1535; y ya en 1549 se encontraba enpleno funcionamiento uno de estos hornos estab1ecido, en lasvecindades del Cerro que, aos despus, se llamo San Cristbal.

En los primeros aos de la Republica la cal que seconsuma en Arequipa proceda de una cantera llamada Calera, en laquebrada del Yura. Es una piedra porosa con aspecto de estar formadapor tubitos pequeos y delgados; es de color blanco sucio.

En la misma poca, la cal consumida en Trujillo, provenade canteras vecinas a Asocopa, donde tambin se hallaban instaladoslos hornos para la quema de la piedra. Esta piedra es de un color grisazulado, y se quemaba en pequeos hornos de lea. La cal apagada nosolo se trasportaba a Trujillo, sino tambin a Malabrigo, y algunas veceshasta el Callao.

Yacimientos.-

Los calcreos son muy abundantes en nuestro territorio, yes prcticamente posible encontrarlos muy cerca del lugar donde se lesnecesite.

Unos pocos de los yacimientos y canteras ms conocidasson las siguientes.

En los alrededores de Lima:

Comas, El pino,Monterrico chico, San Francisca,E1 Agustino Valdivieso.

Los alrededores de Arequipa:

Pacsi vitorCharcani sumbaySocosani socabaya

En los alrededores de Chiclayo:

Hacienda cucul, hacienda sultur.

CAL HIDRULICA

Como ya hemos expresado, La cal hidrulica aquella que,adems de las caractersticas de la cal grasa, que se endurece en el aire,posee la de fraguar solidificar bajo el agua, en un medio hmedo. Atodos los materiales que poseen esta ltima propiedad se les denominahidru1icos, en ingeniera, para distinguirlos de los otros que se llamanareos.

Se explica la fragua hidrulica de esta cal, etab1ecicndo queen la coccin, en primer lugar, se produce una evaporacin del agua. decantera; hasta los 700 empiezan a descomponerse los silicatos queforman las arcillas, y a los 900 se descompone el carbonato calcico. Atemperatura ms elevada reaccionan los productos resultantes: oxidode cal, anhdrido silcico y almina, formndose unos silicatos yaluminatos, cuyo conjunto constituye el aglomerante que se ha llamadocal hidrulica.

Lo que diferencia una cal de otra, esta pues en que lahidrulica se obtiene por coccin a mayor temperatura, y adems, comocondicin indispensable, en que las calizas que se emplean parafabricar la cal hidrulica contienen apreciable porcentaje de arcilla.

La calcinacin y el apagado de la cal hidrulica se realizanen todo, semejante al de la cal grasa; pero con la circunstancia de quese llevan a cabo con la mayor prolijidad y refinamiento tcnico, portratarse de un producto ms fino.

De los residuos de la calcinacin de las calizas, que dancales hidrulicas, sea de aquellos trozos que no se reducen a polvo, yque estn formados por productos prcticamente vitrificados, sepreparan los cementos grappier; para los cuales se pulverizan

conveniente tales residuos. Estos cementos tienen tambin propiedadeshidrulicas.

Precursores en la fabricacin de cal hidraulica.-

A mediados de l siglo XVII, el ingeniero ingles Jhon Sacaron tuvo queresolver el problema de encontrar un aglomerante que pudieraemplearse en la construccin del que mas tarde, fue el celebrado faro deEddistone, pues la cal que se conoca en esa poca no poseacondiciones hidrulicas. Despus de una serie de experimentosdescubri que las calizas impuras, con proporcin pequea de arcillo,calcinadas en la forma que se usaba por entonces, producan una calviva que, apagada, endurecan bajo el agua. Con ella construyo el faromencionado.

Por poco despus, Parker aprovechando losdescubrimientos de Smeaton,y calcinando la marqas del Tamesis, obtenan una cal hidrulica a laque denomino cemento romano.

Por la misma poca, Vicat realizo en Francia trabajos deinvestigacin muy meritorios, sobre las cales hidrulicas, y en 1816construyo el primer puente con el llamado cemento romano, sobre el riDordoa.

Se haba llegado as, en el desarrollo industria1 de lahumanidad, a las etapas preliminares que condujeron aldescubrimiento cemento portland.

PUZOLANAS

Definicin.-

Son las sustancias, naturales o artificiales, que reducidas apolvo, y amasadas con la cal, le proporcionan a, sta, propiedadeshidrulicas.

Descripcin y caracteres.-

Las puzolanas naturales son tobas volcnicas, es decir,polvos, cenizas barros de origen eruptivo que han tomado laconsistencia de rocas deleznables. Son, en cuanto a su composicinqumica, silicatos aluminicos hidratados, anlogos a las arcillasvitrificadas cristalizadas. las rocas presentan un color grisamarillento, rojizo verdoso.

Para emplearlas, se pulverizan simplemente las rocasoriginarias y se aaden a la cal en proporciones, determinadasprincipalmente por la experiencia.

Las puzolanas artificiales, se preparan calcinando arcillas opizarras, a temperatura que va de 600 900. El producto de lacalcinacin se pulveriza y se emplea en forma similar a las puzolanasnaturales.Uso de las puzolonas.-

El principal, en Ingeniera Civil, esta en la propiedad yaexpresada de dar hidraulicidad a las cales; pero tambin se le empleapara preparar algunos productos como el poozolith, que estudiaremosmas adelante. En los casos en que se necesita una harina mineral,tambin se emplean las puzolanas; y por ltimo, con ellas se fabrica elllamado cemento puzolnico.

Historia.-

La palabra puzolona se deriva de Puzzuoli, nombre de unyacimiento de esta roca, emplazado en la baha, de Npoles, en lasvecindades del volcn Vesubio. Este yacimiento fue explotado en laantigedad por los griegos y los romanos. Adems de estos, conocieronlas propiedades de las puzolanas otros pueblos antiguos como la India,Egipto, etc.

Entre las numerosas obras en las cuales loa romanosemplearon la puzolana se pueden mencionar: la Cloaca Mxima, elPanteon de Agripo y los puentes de Neron en Ancio y el de Claudio enOstia.

Las catacumbas romanas estaban perforadas en un macizopozolnico.

CENENTO PORTLAND

Definicin. -

Cemento Portland, es el producto resultante de lapulverizacin muy fina de Clinkers ( clinquers) obtenidos calcinando afusin incipiente una mezcla rigurosamente homognea de materialescalcreos y arcillosos; al clinker no se le agrega ningn productodespus de ca1cinado con excepcin de agua y pudiendo estar esteultimo, a su vez, calcinado o no.

El clinker es, pues, una escoria, pero no se le da estenombre porque la idea de escoria presupone un residuo secundario de

la calcinacin, mientras que el clinker es el objeto primordial de esta. Elclinker se presenta en la forma de pequeas esferas hasta de 2 cm. dedimetro, de un color gris-negruzco.

Descripcin.-

El cemento Portland es un polvo de color gris, mas menosverdoso, de gran valor como material estructural, a consecuencia dealcanzar dureza ptrea despus de ser amasado con agua; es tambinun aglomerante hidrulico por excelencias.

Caracteres.-

Los ltimos estudios acerca de la composicin qumica delcemento Portland, parecen indicar que un buen clinker, bien quemado,tiene la siguiente composicin;

Silicato triclcico 3 Ca0, Si0336.0%

Silicato biclcico 2 CaO, Si02 33,0Aluminato triclcico 3 CaO, Al203 21.0Otros componentes ---

l0.0100.0%

Bajo el rubro de otros componentes se comprende:

Oxido de fierro Fe203Magnesia Mg0Azufre en forma de S03Oxido calcico, en Ca0Calcinacin insuficiente

Para apreciar la bondad de la composicin qumica de un,cemento es usual compararlo con la composicin terica perfecta,expresada por la frmula de Eckel:

1.0 = 2.8(Si02) + 1.1(Al203) + 0.7(Fe203)1.0(Ca0) + 1.4(Mg0)

Es conveniente comparar esta expresin con la que hemosdada para el ndice hidrulico de la cal, e indicar que esa mismafrmula sir ve para determinar el ndice de cementacin de los calcreosposibles de ser empleados en la fabricacin del cemento Portland. Comoejemplo damos a continuacin la composicin e ndices de tresmuestras de calcreos procedentes de los alrededores de Lima.

M u e s t r a s(1) (2) (3)

Slice Si02 14.04 7.26 11.09Almina A1203 0,49 1.56 0.69Oxido frrico Fe203 50.48 3.45 5.45Cal CaO 50.10 51.11 46.80Magnesia MgO --- --- Traz.Prdida por ignie. --- 30.89 36.10 35.19ndice de Eckel 0.872 0.478 0.761

Clases de cementos.-

Cemento Portland, ya descrito. Cuando se le quiereprecisar se le llama, en el Curso, cemento Portland normal.

Supercemento cemento de endurecimiento rpido.- Esun cemento Portland que por su composicin qumica se endure msvelozmente que el Portland normal.

Cemento aluminoso fundido.- Obtenido por la fusin deuna mezcla de caliza y bauxita.

Cemento blanco.- Fabricado con materias primas casiexentas de hierro, que es el mineral que da el color gris al Portland.

Cemento romano.- Material antiguo, de caractersticashidrulicas, que se describe al hacer la historia de las caleshidrau1icas.

Cemento natural.- El obtenido de rocas que tienen laporcin de cal y arcilla conveniente para la obtencin de un cementosimilar al Portland.

Cemento de escorias.- El preparado con los residuos de loshornos metalrgicos, especialmente los de hierro.

Cemento puzolnico.- Obtenido pulverizando una mezcla,de dos a cuatro partes de puzolana con una parte de cal hidratada.

Materias primas.-

Las principales materias primas empleadas para lafabricacin del cemento y sus denominaciones inglesas, son lassiguientes:

a) Materiales calcreos.-

Calizas arcillosas (cement rocks) llamadas a vece rocas decemento. En algunas regiones de Espaa se les conoce por Piedrasromanas.

Calizas (limestones), siendo las apropiadas aquellas quetienen un 90% de carbonato clcico y pequemos porcentajes dealmina, xido de fierro, carbonato de magnesio, azufre y varios lcalis.

Margas (mares), que son rocas blandas que constituyendepositos generalmente en el lecho de lagos extinguidos o inexistentes.Pueden ser margas calizas, cuando contienen carbonato calcico; ymargas dolomticas, cuando presentan carbonatoCalcico-magnesico.

Creta tiza (chalk), que es una variedad de carbonatocalcico. Roca suave formada por residuos de organismos microscpicos;contiene tambin pequeos porcentajes de slice, albumina y magnesio.

b) Materiales arcillosos.-

Arcillas exfoliables estratificadas (shales), que son rocascompuestas principalmente de alumina, slice y oxido de fierro.

Arcillas desagregadas (decayed shales), caracterizadas porposeer mayor cantidad de agua de cantera.

Pizarras (slates).

Productos industriales.-

Escorias de altos hornos (blast furnace slags), formadapor silicatos fusibles, originados durante la reduccin de minerales defierro en los altos hornos, por la combinacin del material fundente(calizas) con la materia terrosa o ganga del mineral.

lcalis residuales (lkali wastes), precipitados decarbonatos de calcio obtenidos en la preparacin industrial de la sodacustica por el mtodo Leblanc.

La mezcla de estas materias primas se puede hacer en lassiguientes formas, que se indican como ejemplos:

Roca de cemento + calizas purasArcillas o pizarras + margasArcillas o pizarras + calizas purasArcillas o pizarras + cretaArcillas o pizarras + lcalis residuales

Escorias + calizas puras

Procedimiento de fabricacin.-

Se pueden agrupar en dos sistemas:

1.- procedimientos por va seca, en el cual las materiasprimas se muelen y se desecan, en primer lugar; se mezcla enseguidadosificndolas, y despus son reducidas a polvo, pasando luego a loshornos.

2.- Procedimientos por va hmeda, en el que lasmaterias primas despus de haber sido molidas separadamente, sedosifican y mezclan, amasndolas con mucho agua; el lodo as formadopara los hornos.

Como ya se ha dicho el producto resultante de lacalcinacin en los hornos se llama clinker. Estos hornos pueden serverticales fijos, e inclinados o giratorios.

Los hornos giratorios son casi los nicos usados en laactualidad, Consisten en un cilindro de chapas de acero, de l.80 a3.00m. de dimetro, y de 30.00 90.00 m. de longitud, el cual estligeramente inclinado con respecto a la horizontal; con frecuencia varevestido interiormente con ladrillos refractarios. Cuando el horno girasuavemente la materia prima que es echada en su interior, lo recorrelentamente, de un extremo a otro, recibiendo gradualmentetemperaturas cada vez ms elevadas hasta alcanzar la de 1,600 a1,700, que es la mxima que se genera en el horno.

En el interior del horno, en su parte ms baja, y en su eje,acta un chorro de fuego, producido por un quemador de petrleo porun pulverizador de carbn de piedra; el petrleo es ms ventajoso, porque el carbn siempre origina cenizas que a veces resulta perjudiciales.

El material pasa por el interior del horno, gradualmentecomo hemos dicho, durando la coccin unas cuatro o cinco horas. Alhorno se le llama tambin kiln.

Despus de formado el clinker recibe una ligera lluvia deagua y pasa a los molinos para ser pulverizados.

Antes o despus de ese riego, el clinker recibe una adicionde yeso, hidratado o deshidratado, segun los procedimientos defabricacin. La adicin del yeso tiene por objeto retardar la fragua,contrarrestando en este sentido la accin de la cal viva que pudieracontener el cemento; pero esta adicin no debe sobrepasar el 3% delc1inker en peso.

El polvo que sale de los molinos es ya el cemento portland.

Despus de manufacturado el cemento debe permaneceren silos, por lo menos diez das, a fin de que toda la cal libre quepudiera contener, se hidrate por si misma. Se pueden suponer losinconvenientes que ofrecera un cemento que contuviera cal nohidratada, principalmente el aumento de volumen al fraguar.

Los hornos verticales, son de diseo similar al de los usadospara la fabricacin de la cal hidrulica. Siempre estn provistos de unacamisa de ladrillos refractarios; son de carga continua y poseen doscmaras, la primera alta, para la desecacin del material, y lasegunda, baja, para la clinkerizacin.

A continuacin se da un esquema caracterstico de los dosprocesos principales de la fabricacin del cemento.

Procedimiento por va seca Procedimiento por va hmeda

MATERIALES MATERIALES MATERIALES MATERIALES AGUACALCAREOS ARCILLOSOS CALCAREOS ARCILLOSOS

Trituracin trituracin trituracin

Secado Secado Dosificacin

Dosificacin Lodos

Los dos Procedimientos:

Molinos Petrleo

H O R N O S Combustible Polvo deCarbn

Yeso Clinker

Molinos

CEMENTO PORTLAND

Silos

Ensacado

La Fabricacin del cemento peruano Sol.-

La planta donde se prepara el clinker se encuentra enAtocongo a unos 27 km. al Sur de Lima, al pie de las canteras de caliza.Esta materia, prima es corregida, de acuerdo con las necesidades, concarbonato de calcio procedente de Cuy-Off, en las vecindades, de Cerrode Pasco, con caloitas de Chilca, y con esquistos silceos de PuentePiedra, en el camino de Lima a Ancn.

En Atocongo, para el tratamiento de la materia prima seemplean sucesivamente una chancadora de trompo, kc Cully, martilloschancadores Dixie, y molinos de rodillos, Hrcules, dosificndose eneste proceso, convenientemente, los materiales.

Los hornos para preparar el clinker son de los tipos. Elprimero, modelo alemn, corresponden al sistema de calcinacion por vasemi-humeda; el material antes de ingresar al horno pasa a losgranuladores en 1os que es humedecido y amasado llevndoseledespus a las parrillas secadoras que actan a 250, y por ultimo alhorno de fuego, que trabaja a 1.500.

El otro tipo corresponde a modelo norteamericano,consisten en un cuerpo cilndrico de planchas de fierro; de 60.00 m. delargo aproximadamente. Tienen un dimetro interior a la entrada de2.40 y a la salida de 2.90m.; presenta una inclinacin de 2.40 y rota arazn de una revolucin por minuto; estn provistos de inyectores depetrleo que generan una temperatura aproximada de 1,500; unsistema he1icoidal interior regula el desplazamiento del material queentra al horno. ltimamente se han instalado dos hornos rotatorios,Alls Chalmers, de 91.50 m. de longitud cada uno.

En el interior de estos hornos se pueden constatar lassiguientes trasformaciones qumicas. En la seccin de entrada delmaterial o zona fra se observan pequeas volatilizaciones de gases. Enla zona de calcinacion, el carbonato de calcio que es el componente msimportante de la materia prima, sufre un desdoblamiento ocasionadopor la elevacin de la temperatura a 850-900, desprendindoseanhdrido carbnico y formndose cal viva que, muy vida, reaccionacon los otros elementos, slice y alumina, creando silicatos yaluminatos de calcio, mientras que la temperatura sigue elevando hastacerca de 1,200. Por ultimo, en la zona de clinkerizacin, con el hierroexistente al estado de oxido y que acta como fundente a unatemperatura de 1.450, permite la formacin del aluminato ferricotetracaloico.

Loa ladrillos refractarios que revisten interiormente loshornos no son de 1a misma composicin en todas las zonas. As losporcentajes de silice y a1unina, respectivamente, son los siguientes enlas distintas zonas: en la zona fria de 50 y 50%; en la zona decalcinacin, 40 y 60%; en la de clinkerizacion, 30 y 70%, y por ultimo

en la zona de descarga, el revestimiento no necesita ser de ladrillosrefractarios.

El clinker sale del horno, por la zona de descarga o deenfriadores, a una temperatura de 200.

Despus, el clinker es acarreado a la Planta de maravillas,en la ciudad de Lima, donde sufre el tratamiento final consistente entrituracin, adicin de yeso, pulverizacin, ensilado y ensacado.

Fragua del cemento.-

Amasado el cemento con agua se produce suendurecimiento petrificacin, en un periodo de tiempo ms o menos corto. Esteendurecimiento es debido principalmente a la hidratacin yconsecuentemente cristalizacin de los componentes.

En el proceso de petrificacin del cemento, se puedendistinguir dos etapas perfectamente marcadas. La primera se llamafragua y la segunda, endurecimiento.

La fragua es la prdida de plasticidad o de fluidez que sufrela pasta de cemento y que hace que sta soporte, sin dejar huellasaparentes, la presin suave de un objeto exterior.

El endurecimiento es la mayor resistencia estructural queva adquiriendo el cemento con el transcurso del tiempo.

En esta parte del Curso se estudia de preferencia la fragua,dejando el endurecimiento para tratarlo al estudiar los morteros y elconcreto.

En el fraguado hay que distinguir dos perodos: el principiode la fragua; y el final, conclusin de la f ragua.

El principio del fragua es el tiempo transcurrido desde elmomento en que se vierte el agua del amasado, hasta aquel en que lapasta pierde, parcialmente, la plasticidad.

El final del fraguado es eltiempo trascurrido desde que la pastaha comenzado a perder plasticidad,hasta que adquiere suficienteconsistencia para resistir determinadapresin.

Tanto el principio como elfin del fraguado se pueden determinar

por medio de los aparatos conocidos con los nombres de Aguja de Vicaty Agujas Gillmore.

La aguja Vicat est formada por una sonda cilndrica de1mm2, de seccin, cargada con un peso de 300 gr. La sonda aguja,que se desliza en una corredera vertical, acciona un indicador que semueve sobre una escala graduada en mm.

Las agujas Gillmore, generalmente se montan en pareja;son de seccin circular y el extremo de ellas est cortado a ngulo rectocon el eje vertical. Una, de ellas se denomina aguja inicial tiene undimetro de 1/12 y est cargada con un peso de 1/4 lb.; la otra, que sellama, aguja final, tiene un dimetro de l/24 y soporta un peso de unalibras.

Los ensayos de la fragua se realizan sobre lo que llamapasta de consistencia normal, simplemente pasta normal.

La pasta normal esta formada por una cantidad decemento, de 400 a 1.000 gr. amasada con un volumen de aguasuficiente para que el operador pueda moldear una bola, teniendo lasmanos protegidas con guantes de jebe. La temperatura del laboratorio,debe estar comprendida entre los 20 y27.5.

Otras veces se define la pastanormal por la cantidad de agua usada, laque debe estar comprendida entre el 24 y el30% del peso de. Cemento.

Por ltimo, se controla laconsistencia de la pasta normal, por mediode la sonda de Tetmajer, que es en sntesisuna barra de 1 cm2. De seccin y cargada con un peso de 300 gr. Lapasta tendr la consistencia normal cuando dejndole caer la sonda, enel molde, de que se habla inmediatamente, aquella se detiene a unos 5 6 mm. medidos a partir del fondo.

Cuando se emplea la aguja de Vicat, el ensayo se realizallenando un molde en forma de anillo tronco-cnico, de dimensionesstandard y de 40 mm. de altura. Se establece que el fraguado inicial haocurrido cuando la aguja alcanza un punto situado 5 mm. ms arribadel fondo del molde, a los 30 segundos de haber sido aplicada. Elfraguado final se determina cuando la aguja no penetra, visiblemente,en la pasta.

Cuando se usan las agujas Gillmore, se fabrica una torta galleta, con la pasta, de 1/2 de espesor. Se determina el fraguado

inicial el fraguado final cuando, respectivamente, las agujascorrespondientes no dejan huella apreciable en la torta.

Propiedades fsicas del cemento.-

Finura. - La finura de molido, o de molturacin, en 1os materiales, seaprecia por medio de los anlisis granulomtricos, que consisten enhacerlos pasar a travs de cedazos, tamices, cribas o zarandas,apreciando los porcentajes en peso que atraviesa el material. Esteanlisis granulomtrico se llama tambin anlisis mecnico.

Tratndose del cemento, e grado de finura es de la mayorimportancia, porque se ha determinado que el agua no acta sino enuna profundidad de 0.1 mm., de los granos; y como el agua esindispensable para la cristalizacin o fragua, se comprende la necesidadde que el cemento posea la finura conveniente a fin de que la pe1culade agua que rodea cada grano, lo atraviesa.

Las especificaciones usuales para el cemento prescribenque ms del 78%, en peso, de este material pase una criba N 200.

En la actualidad se prefieren reemplazar el emp1eo decedazos por la determinacin de la velocidad de asentamiento de lasparticu1as a travs de un gas de un lquido.

La relacin entre el tamao de los granos y 1a velocidad deasentamiento se establece diciendo que esa velocidad es proporcional alcuadrado del dimetro del corpsculo slido.

En la industria se hace el ensayo con aparatosespecialmente construidos para ello y de manejo relativamente fcil yrpido.

Firmeza. - (Soundness), Llamada tambin indeformabilidad es lapropiedad que se exige al cemento de no desintegrarse despus delfraguado. Generalmente esta desintegracin se produce en el cementocomo en cualquier otro material, por variacin de volumen y en el casoespecial del cemento, por aumento de volumen.

Segn lo anterior, un cemento tendr firmeza cuandodurante y despus de la fragua, no aumenta de volumen.

En los laboratorios se comprueba esta, cualidad preparandotortas de pasta normal, que despus se secan al vapor, y se examinanpara observar si se han presentando fracturas de contraccin,distorsiones, desintegraciones, etc.

Tambin se usa el aparato de Le Chatelier, que consiste encilindro mostrado en la figura, el cual selleva con la pasta de cemento, y despusde colocado en agua hirviendo por untiempo determinado, indica el aumentode volumen de la pasta al fraguar por laseparacin de las agujas.

Peso especifico.- Como se sabe, es elguarismo que resulta de dividir el peso por el volumen. El cementoPortland debe tener un peso especfico superior a 3.10, pudiendo bajara 3.07, para los cementos blancos tipo Port1and.

En los laboratorios para la determinacindel peso especfico se emplea generalmente eldensmetro de Le Chatelier.

Ensayo del cemento en las obras.-

Al pi de obra Los ensayos usuales son lossiguientes:

1.- terminacin de la iniciacin y trmino de la fragua.-Se hace por medio de la aguja Vicat, de las agujasGillmore, en la forma ya indicada.

Un medio de orientacin se puede obtener realizando elllamado ensayo de la ua, el que se practica segn las siguientesprescripciones.

Se prepara la pasta de cemento con una cantidad de aguacomprendida entre el 24 y 30% del peso del cemento. La prueba debeefectuarse en un recinto cerrado, cuya temperatura deber mantenerseentre 18 y 25, Se considera como principio de fragua el momento enque la pasta opone cierta resistencia a la penetracin de la ua, y quelos bordes de una hendidura de 1/2 mm. de profundidad, adquierencierta rigidez y se mantengan. Una vez que la ua, aplicada sin granesfuerzo, no deja una marca perceptible en la pasta, el tiempo de fraguaha terminado. Durante toda la operacin debe protegerse la pastacontra el aire, para evitar la evaporacin prematura de la humedad.

2.- Ensayo de la firmeza.- Se practica de la manera siguiente Con lapasta normal se prepara una galleta de 1.5 2.0 cm. de espesor porunos 8 10 cm. de dimetro, sobre una placa de vidrio. Se introduce lagalleta con su placa en una caja saturada de humedad, y en la cual sele tiene 24 horas, a temperatura de 18 21. Despus se coloca lagalleta en posicin vertical, sumergindola en un depsito de agua fra,que se calienta lentamente hasta la ebullicin, la que mantiene por treshoras, Despus del ensayo la galleta debe presentarse dura, sonora ysin grietas.

3.- Determinacin de la densidad.- Se realiza utilizando una medidade 10 lts. de capacidad, en la cual se deja caer el cemento desde unaaltura de 40 cm., medidos sobre los bordes de la caja. El exceso sesepara con una regla pasada sobre los bordes, Se determina el pesocontenido en la medida.

Se prescribe la altura de llenado de la caja porque un metrocbico de cemento suelto pesa entre 900 y 1200 kg.; envasado, es decirapretado por el sacudimiento de las medidas, de 1300 a 1700 kg.; yendurecido, de 2500 3000 kg.

Especificaciones del cemento peruano Sol.-

A continuacin se dan las especificaciones que satisfaceeste cemento comparndolas con las del gobierno Norte-Americano,para cemento Portland.

Estndar S o lFinura : Criba N 100 - Residuo no ms de 5% 2.10%

Criba N 200 - Residuo no ms de 25 % 22.50%

Fraguado : Principio No menos de 30 min. 3h 50Fin No ms de 10 hrs. 6h 40

Expansinal vapor : Por cinco horas 0 0

Magnesia : No ms de 5 % 3.10%

AnhdridoSulfrico : No ms de 2 % 1.8%

Mercado.-

El cemento que viene del extranjero se importa en barrilesde madera, y en en bolsas de papel. Generalmente el barril pesa 180kgs. (peso bruto).

En los tratados tcnicos se considera que el barri1 tiene unvolumen de 3.9 pies cbicos, sea 0.1076 m3.: por esta raznusualmente se considera entre nosotros que el barril de cemento tiene1/10de m3.

El cemento Portland ce vende en bolsas, a razn de cuatrobolsas por barril. Generalmente se considera que cada bo1sa tiene unpie cbico de de cemento, sea 28.3 lt. Cada bolsa pesa 42.5 kg.(pcsoneto).

Las bolsas de papel que se usan para el envasado delcemento son de 4,5 6 pliegos.

Historia.-

El proceso histrico de fabricacin del cemento Portlandprosigue al de la cal hidrulica. Despus de que este producto habasido descubierto y ensayado con xito, varios constructores fabricaronmateriales similares y entre ellos el ingles Jos Apsdin, que lo patenten 1824, y que por el parecido de color que adquiere con la piedra de lalocalidad inglesa portland, le puso este nombre. Por esta razn algunosautores consideran a Aspadin como el inventor del cemento que hastaahora lleva el nombre que el le aplicara.

En el Per, la fabrica de cemento Sol, fue establecida en1922, trabajando desde esa facha hasta el da de hoy, sin interrupcin.

Fabricas peruanas de cemento.-

1.- Compaa Peruana de Cemento Portland.- (Sol). Produccin en elao de 1956 467.380 tons. Capital en 1954: S/ 240 millones.

2.- Compaa de Cemento Chilca.- Planta en Chilca a 80 kms. al surde Lima.-produccin en 1956: 87.500 tons. Capital en 1955: S/ 85millones.

3.-Compaa Nacional Portland del Norte.- Planta en el puerto dePacasmayo a 637 kms. Al norte de Lima.- Capacidad proyectada100,000 toneladas al ao. Inicio su produccin en 1957.

4.-Cemento Andino S. A.- Planta en Crancha a 14 kms. de la Oroya.-Capacidad inicial proyectada 83,000 tons. anuales.

5.- Cemento Chiclayo S. A.- Planta en Chiclayo a 760 km. al norte deLima, sobre la

Carretera panamericana. Inicio su produccin en 1957 con unacapacidad de 68.000 tons. anuales.

6.- Compaa de Cemento del Sur S. A.- Planta en Caracoto, cerca deJuliaca, cerca de la va de ferrocarriles el sur. Inicio su produccin con60.000 tons. anuales.

SUPERCEMENTOS

Desde los primeros aos del presente siglo se han hechoesfuerzos para producir cemento que, aunque no fraguen msrpidamente que el Portland normal, se endurezcan con mayorvelocidad, una vez iniciada la fragua.

Se ha encontrado que esto se puede obtener:

1.- Con mayor molturacin de los granos de cemento;

2.- Incrementando la proporcin de alumina, o disminuyen do la cal yde slice.

A la primera clase pertenecen los supercementos; y a lasegunda, los aluminosos.

Los supercementos se llaman tambin de endurecimientorpido, cementos elctricos y Ferrocretes, en Inglaterra. Se comenzarona fabricar en Europa por el ao 1912.

Los supercementos son en todo similares a los Portlandnormales; pero con un ligero exceso de cal y una manufactura muycuidadosa, aparte de su mayor grado de finura, como acabamos dedecir.

Son de fragua lenta, pues sta no empieza sino a las doshoras de iniciado el amasado, terminando antes de las 10 horas. Peroen cambio elendurecimiento esmucho ms rpido queel del Portland normal,pues a los tres daspresentan unaresistencia 50%superior a stos,pudiendo efectuarse eldesencofrado, en lasestructuras de concretoarmado, en tiemposmenores.

En Lima se han usado con muy buenos resultados, entrabajos de vas frreas que deban ser entregadas al trfico conpremura de tiempo.

CEMENTO ALUMINOSO, FUNDIDO O DE BAUXITA

Se le fabrica fundiendo una mezcla de caliza y bauxita.

La bauxita es un hidrato aluminico (A1203, 2 H20), en elcual una buena parte de la alumina est sustituida por xido frrico(Fe203); contiene frecuentemente, adems, cierta proporcin de slice. Estambin uno de los principales minerales utilizados para la extraccindel aluminio. Debe su nombre a la circunstancia de habersedescubierto un yacimiento muy importante de e1 en Baux, cerca deArls, en Francia.

El cemento aluminoso se manufactura en forma semejate alPortland normal. Sus caractersticas son tambin similares; pero es decolor mucho ms oscuro. La fragua es lenta, pues no comienza sino alas dos horas de amasado; pero el endurecimiento es aun ms rpidoque el de los supercementos.

Una caracterstica notable del cemento aluminoso es de queen su fragua, al contrario de lo que pasa con los dems cementos, segenera apreciable calor que, en masas de importancia, puede alcanzarhasta una temperatura de 100. Pero estos cementos no tienen cal librey poseen, en consecuencia, gran estabilidad de volumen, o seaapreciable firmeza.

Los cementos aluminosos resisten mucho mejor que losPortland normales la accin de las aguas selenitosas, o sea de las aguasque contienen yeso, as como la de las sustancias orgnicas, aceitessaponificables, lquidos azucarados, etc. No atacan el corcho, aluminioo plomo, pues como se ha manifestado no contienen cal libre.

La mezcla cemento aluminoso con el Portland normalorigina un producto que fragua ms rpidamente que cualquiera de loscomponentes aisladamente.

CEMENTOS PUZOLANICOS

Son aquellos que en su fabricacin se ha incorporado, comomateria prima la puzolana, que en el Captulo presente del Curso lapodemos definir como un material silceo, natural o artificial, que por simismo no posee propiedades aglomerantes pero que las adquiere en

parte al ser molido finamente y mezclados con un activador como elcemento Portland normal.

En la industria actual reciben el nombre generico depuzolana los siguientes materiales:

a) Las puzolanas naturales o tobas vo1canicas, que hemosmencionado en paginas anteriores; el trass; las tierras de infusorios; tierras de diatomicas; las piedras pmez.

b) Las escorias de altos hornos, que posean lascaractersticas de ser bsicas y vtreas.

c) Polvo de vidrio, el polvo fino de las industrias quequeman carbn previamente pulverizado.

d) Algunas sustancias inertes, como la arena muy fina.

El concreto preparado con puzolana es ms trabajable y porconsiguiente mas, fcil de colocare en obra que el Portland normal; perosu resistencia es menor que la de ste, por lo que se recomienda usarlode preferencia en obras en que la albailera trabaje a la compresin yno hacerlo en las estructurales, especialmente de diseo delicado.

Cementos puzolnicos peruanos.-

Se fabrican en el pas dos tipos:1.-Cemento Atocongo Sol.-

Se prepara combinando y moliendo finamente Clinker decemento Portland Sol, con una proporcin determinada de un materialsilceo aluminoso que contiene un 65 % de SiO2 que resulta activadopor medio de la molienda, obtenindose un cemento similar al cementoSol, en sus caractersticas principales.

2.-Cemento Caima.-

Fabricada con una puzolana arequipea de gran actividaddel tipo de ceniza volcnica y que posee un 72 % de SiO2 que se mezclacon clinker de cemento Prtland. El producto resultante es apropiadopara la construccin de grandes masas de concreto, para obrashidrulicas y tambin para resistir aguas agresivas sea depropiedades similares al cemento aluminoso ya mencionado en elCurso.

Captulo II - Aridos

Bajo el nombre de ridos, se comprenden a los materialesinertes que entran en la composicin de morteros y concretos; pero queno experimentan cambios de estructura qumica o mineralgica, alformar parte de aquellos compuestos.

De acuerdo con sus dimensiones, especialmente enconcretos, se les clasifica y denomina ridos finos y ridos gruesos. Seles llama tambin agregados finos y agregados gruesos.

ARENAS

Definicin.-

Se llaman arenas al conjunto de partculas o granos derocas, reducidos por fenmenos mecnicos o qumicos, naturalesacumulados por los ros y corrientes acuferas en estratos aluviales ymdanos, o que se forman in situ por descomposicin; al conjunto depiedras producidas por accin mecnica artificial. Las primeras son lasarenas naturales y las segundas, las arenas artificiales.

Clasificacin por procedencia.-

Puntualizando lo establecido en la definicin anterior, esusual clasificar las arenas, de acuerdo con su procedencia, en:

De ro llamadas tambin dulces De duna,De playa de mar, saladas, Artificiales.De mina, o de banco,

Clasificacin qumica. -

Segn el predominio de la composicin de los minerales, lasarenas pueden ser:

Silceas, silicosas o cuarzosa, Calizas o calcreas; yGranticas. Arcillosas.

Arena gruesa silicosa, es la parte que queda despus dehaber tratado la arena gruesa total por cido ntrico, evaporando ycalentando al rojo obscuro el residuo.

Arena gruesa calcrea, es el resultado de multiplicar por elcoeficiente 2.5 el peso de calcio, en la parte soluble en cido ntrico delos anlisis anteriores.

Arena fina calcrea y arena fina silicosa, son los residuosobtenidos en los lquidos turbios de los anlisis anteriores tratadosrespectivamente por cido ntrico y amonaco; esto ltimo para disolverla materia orgnica que pudiera haber quedado adherida a la arena.

Propiedades Fsicas de las arenas. -

Forma y tamao.- Para morteros y concretos de cemento Portland,el agregado fino debe consistir en una mezcla de granos duros,compactos y de diferentes tamaos. Si los granos fueran de las mismasdimensiones, aproximadamente, son preferibles los redondeados a losde forma alargada, porque aquellos a igualdad de tamaos producenmezclas ms compactas, conteniendo menos vacos que los de formaalargada.

La experiencia muestra que los morteros preparados conarenas finas son menos densos que aquellos hechos con arenasgruesas. Esto se debe probablemente a dos causas: la primera, es ladificultad con que las partculas de arena pueden ser envueltas por las

de Cemento del mismo tamao; y la segunda, es el mayor porcentaje devacos que presentan las arenas finas.

La forma de los granos influye, pues, mucho en laresistencia de los morteros, Los granos de superficie spera y queforman ngulos se adhieren mejor y dan mas resistencia que los desuperficie lisa y formas redondeadas; pero los primeros necesitan masagua que los segundos para la misma consistencia. Los granos en formade agujas o lajas son objecionables.

Pesos.- El peso especfico de la arena vara segn su composicinmineralogica entre 2.50 2.80. As se tiene por ejemplo: arenascuarzosas, 2.65; arenas dolomticas, 2.65-2.75; arenas calcreas, 2.60-2.70; pero se pueda tomar el valor de 2.65 como un promedio general.

En la prctica se usan las siguientes cifras como pesosunitarios, de las arenas:

Arenas secas de 1,400 1,700kg/m3.

Arenas hmedas de 1,700 1,900

Estos pesos son para arenas compactas; pero la arena secay suelta puede disminuir en peso hasta un 20%, para el mismovolumen. La arena mojada, suelta, pesa menos que seca. El porcentajede absorcin de la arena rara vez pasa de 3%.

El porcentaje de vacos de las arenas varia entre 25 y 45%.De le terminada vertiendo agua en un deposito de arena y estableciendovolumen de agua echada, hasta que esta aflore a la superficie libre de laarena mayor exactitud se obtiene vertiendo un vo1umen conocido arenadentro de un deposito de agua, graduado; el aumento de volumen darel porcentaje de vacos.

Corno acabemos de ver, el promedio del peso especfico delas arenas es 2.65, y con esta cifra se puede determinar el porcentaje devacos, pesando un Volumen conocido d arena y estableciendo laproporcin respectiva.

Composicin qumica de las arenas.-

Es ventajosa la presencia en el agregado fino de unaproporcin apreciable da partculas minerales densas, compactas, einalterables a la accin de los agentes atmosfricos. Estos minerales nodebern ser fcilmente rayados con un cortaplumas.

Como consecuencia de lo anterior, los mejores minerales enla composicin de las arenas son el cuarzo, dolomita y horneblenda; y

los objecionables, la mica, talco, pirita de fierro, pizarra, limonita, Ocre,hematita y las calizas absorbentes.

Sustancias nocivas en las arenas.-

Se consideran perjudiciales, por retardar el fraguado ydebilitar las resistencias, las arcillas, limos y sustancias anlogas;pueden admitirse y se consideran adheridos a las arenas cuando suproporcin sea inferior al 3% en peso, del rido. Son tambinperjudiciales los carbones, sobre todo los lignitos, las escorias de altoshornos y los productos que contienen azufre. Es tambin muyperjudicia1 la materia orgnica.

A continuacin se dan los porcentajes de los mximospermisibles de materias nocivas, que se aceptan en las arenas:

Materias movidas por decantacin 3% en pesoMaterias orgnicas 1Carbn 1Alcali, granos sucios, terrones dearcilla, granos friables, partculasescamosas laminadas y fragmentosalargados 5Tot. de materias nocivas permisib. 10% en peso.

Ensayo de las arenas en las obra.-

Las que se hacen son, generalmente, las siguientes:

1.-Prueba del polvo contenido.- Se realiza echando un volumen dadoen un recipiente de vidrio, transparente, y de preferencia graduado,anotndose la altura que ocupa la arena.

Se vierte un volumen triple de agua y se agitaVigorosamente, durante un minuto; se deja reposar el recipiente poruna hora.

El polvo se depositar formando una capa sobre la arena,pudindose as establecer la proporcin de este material nocivo por elespesor de la capa de polvo en relacin con el espesor de la capa dearena.

2.-Investigacin de la materia orgnica.- Se realiza una pruebacolorimtrica, usndose una solucin al 3 % de soda custica (Na OH),que se agrega a la arena; se agita el contenido y se deja reposar porespacio de 24 horas.

Despus de ese tiempo y el color del lquido indicar si laarena contiene materias orgnicas en cantidades peligrosas. Un lquido

claro y limpio indica que la arena est exenta de materias orgnicas.Una solucin color de paja expresa que hay algo de materia orgnica;pero no en cantidad que afecte seriamente el trabajo. Si el color esoscuro, quiere decir que la arena contiene materias orgnicas encantidades peligrosas, y no debe usarse a menos que se lave, pero anentonces, ser necesario volver a ensayarla.

La proporcin de solucin en relacin a la arena debe ser dedos volmenes de solucin por un volumen de agua; pero medidosantes de mezclarse, porque el conjunto no dar tres volmenes.

3.-. Ensayo de humedad.- Se pesa una muestra de arena, colocndoladespus en un recipiente metlico y vertiendo sobre la muestra alcoholen proporcin de unos 40 cm3. por 100 gr. de arena. Se prende fuegodespus, y se revuelve la arena, mientras arde.

En seguida se vuelve a pesar la muestra, y la diferenciaentre las dos pesadas permitir calcular el porcentaje de humedad.

4.- Prueba de solubilidad.- Se hace en las arenas que se usan en losfiltros para agua potable.

El ensayo se realiza determinando al peso la solubilidad de las arenas,tratadas por una disolucin de HC1 diluido al 20 %. Esta solubilidad nodeber exceder del 5% al peso.

Arenas artificiales.-

Como ya se ha manifestado, la arena artificial es aquellaque se obtiene de la trituracin mecnica de rocas. A este material es alque con mayor frecuencia se le denomina agregado fino; tambin sellama cernidura de roca; pero en todos los casos, para que se le puedaasimilar a la arena que se usa para preparar concreto de cemento, debepasar criba de 1/4 de aberturas.

Estas arenas se manufacturan en los trituradoresdenominados molinos de arena. Los hay de varios tipos, siendo los mscomunes los que son de diseo similar al de los trapiches para molercaa de azcar.

A las arenas artificiales se aplica ntegramente lo que se vaa decir al tratar de la piedra triturada, con excepcin, naturalmente, altamao. Con frecuencia es producto subsidiario de la industria de latrituracin de piedra, y de all su nombre de cernidura, porque se leobtienen como residuo en el zarandeo de aquel material.

Grado de humedad.-

La arena seca corre libremente cuando esta apilada.

La arena poco hmeda produce una sensacin ligeramenteacuosa al contacto de la mano; pero no deja humedad en ella. Contieneun litro de agua por 30 litros de arena. Lo que representa 2% dehumedad.

La arena hmeda se siente mojada al contacto de la mano ydeja en ella un poco d humedad. Contiene un litro de agua por 151itros de arena; 4% de humedad.

La arena muy hmeda chorrea agua cuando se recibe en laobra. Contiene un litro de agua por 10 litros de arena; 6% de humedad.

La arena fina puede contener de 1.3 1.7 litros de agua por10 litros de arena; 8 10% de humedad.

Maquinaria de la industria arenera.-

La ms caracterstica consiste en:

Trasportadores.- De faja, de cangilones.

Zarandas o Cribas.- Cilndricas o rotatorias, que pueden insta1arseinclinadas u horizontalmente. Planas o vibratorias, que a veces seinstalan unas sobra otrasen forma escalonada.

Lavadoras.- son de diversos modelos. E1 dibujo adjunt representa elllamado inyector. Consiste en una caja de palastro provista en su parte

inferior de un pitn por el, que llega,a presin, agua que arrastra laarena por lavar, los granos de arenalimpios son empujados hacia eleyector cuyo orificio se encuentrafronterizo al del inyector. La arcilla eimpurezas son e1iminadas porrebose. En el fondo de la caja unossurtidores impiden el asiento de laarena.

GRAVA

Definicin.-

La grava es el conjunto de fragmentos pequeos de piedra,provenientes de rocas disgregadas por la accin del hielo y otros agentesatmosfricos y que han sido arrastrados por los ventisqueros o por lascorrientes de agua; cada fragmento ha perdido sus aristas vivas y epresenta con formas ms o menos redondeadas.

Canteras. -

La grava puede obtenerse directamente del lecho de los ro yesteros, de las playas de los grandes lagos o de los mares, y dedepsitos abiertos en zonas de la poca glacial, o en lechos de antiguoscursos de agua.

Con mucha frecuencia a la grava se llama material deacarreo, material de transito y tambin conglomerados, pero en stosltimos casos se encuentra con abundante proporcin de arena; es elhormign de la terminologa limea. Cuando los trozos de rocas tienenformas angulosas, al material se llama ms corrientemente brecha(breccia).

Caracteres. -

Las caractersticas de las gravas de un mismo depsitonatural varan no solo en cuanto a su tamao, sino en su composicinqumica y estructura mineralgica.

La composicin mineralgica de las gravas es semejante a lade las arenas, es decir que pueden ser: cuarzosas, granticas, calcreasy arcillosas.

En sus caractersticas fsicas las gravas deben ser duras yresistentes, capaces de soportar la accin de los agentes atmosfricos yser perfectamente insolubles. Deben resistir bien la prueba del rayadocon un cortaplumas.

Los pesos especficos son los mismos que los dados para lasarenas.

Las gravillas, y gravas, pesan de 1,600 1,700 kg/m3.Llamndose gravillas, las gravas de dimensiones menores.

La grava, de dimensiones variables entre 1/4 y 1-1/2,medida en forma suelta, posee de 35 40 % de vacos. La grava debanco, bien graduada, puede presentar hasta 28% de vacos; porcentajeque puede aplicarse al hormign.

Prueba de durezas.-

Una de las ms recomendadas consiste en emplear el llamadoMolino de los ngeles (EE. UU,), que es un cilindro metlico de 0.60 m.de dimetro y de 0.50 m. de largo, dentro del cual se colocan 5 Kg. dela grava por ensayar y bolas de acero, de dimensiones establecidas,tambin en un peso total de 5 kg. Despus de someter el barril a 500revoluciones, a razn de 33 r.p.m. se extrae la carga; se le cierne enmalla N 12, y se aprecia el peso perdido por la muestra.

El agregado grueso usado en pisos de concreto yconstrucciones similares, sujetos a fuerte desgaste debe presentar unaperdida inferior al 30 %, en la prueba reseada; pero para otrasestructuras que no trabajan al frotamiento, el lmite de desgaste puedesubir hasta el 40%.

Granulometra.-

La siguiente es la clasificacin recomendada por laComisin peruana ya nombrada:

Gravillas o garbancillos de 5,0 10.0 mm.Grava fina 10.0 20.0Grava media 20.0 40.0Grava gruesa, balasto o lastre 40.0 75.0Cantos rodados, cascajos gruesosms de 75.0

Sustancias perjudiciales.-

El porcentaje de sustancias perjudiciales permisibles en lasgravas es mayor que en las arenas:

Removidas por decantacin l.5 % en pesoMaterias orgnicas 1,0Carbn 1,0Terrones 0,5Segmentos friables 5.0Alcalis, grava sucia, fragmentos alargados astillas, fragmentos laminados 5.0Esquistos 1,0

15.0 % en peso

Empleo.-

Las gravas se usan en construccin, como agregado gruesoen la preparacin de concreto; en caminos, en la ejecucin de ca1zadas;en ferrocarriles, como balasto o lastre; para rellenos en genera1, etc.

En todos los casos se emplean despus de pasarlas por cribas ozarandas, para graduar convenientemente sus dimensiones.

PIEDRA PARTIDA

Definicin.-La piedra partida es el material que se obtiene triturando

mecnicamente rocas duras y tenaces.

En ingeniera son ml1tip1es los usos que se hacen de lapiedra partida; pero en esta parte del Curso se trata casiexclusivamente de este material desde el punto de vista de su empleocomo rido grueso en la preparacin de concreto de cemento.

Caracteres.-

Como agregado grueso se puede usar cualquier clase depiedra partida, siempre que sea limpia y durable, y cuyas resistenciasno sean inferiores a las del concreto, de tal manera que no limite laresistencia de este material.

En estructuras de cemento armado se usa piedra de 1/2,3/4,-. 1-1/4 y 1-1/2, excedindose pocas veces de esta ltimadimensin.

En concreto simple, o con refuerzo metlico escaso, seemplea 2, 2-1/2 y 3

Dimensiones mayores a las que se acaban de indicar slo seemplean en concretos ciclpeo.

E]. peso de la piedra partida se estima en 1 450 l 500kg/m3. El promedio de vacos, vara de 30 55 %.

Rocas empleadas.-

Las principales rocas usadas para la obtencin de la piedrapartida son las siguientes:

1.- Grupo de rocas trap o diabasas, que son rocas de origen gneo, masdensas y de grano mas fino que las granticas:

Andesita, diabasa, riolita,basalto, gabbro, etc,.

2.- Grupo de los granitos.

3.- Grupo de las calcreas: calcitas, dolomitas.

4.- Grupo de las areniscas.

Especificaciones.-A la piedra partida se aplican las recomendaciones tcnicas

pertinentes, ya dadas, de la arena y grava; pero es necesario tener muyen cuenta el empleo que va a hacer del material. As por ejemplo,mientras en los caminos de macadan es conveniente que la piedra tengacierta cualidad de cementacin, esta es objecionab1e en aquella piedraque se va a usar como lastre en las vas frreas.

Trituradoras de piedra.-

Llamadas tambin chancadoras o machacadoras, Son dedos tipos principales: de mandbulas o quijadas; y de trompo orotatorias Se dan diseos caractersticos de los modelos ms comunes.

CAPITULO III - MORTEROS Y CONCRETOS

Definiciones.-La mezcla de un aglomerante y agua se llama pasta, pero

sta debe ofrecer cierta consistencia, pues cuando el aglomerante estmuy diluido, la mezcla se llama lechada.

Mortero es la mezcla de un aglomerante y agregado Lino,realizada por va hmeda. Cuando el mortero se prepara con ms de unaglomerante, se denomina mortero bastardo.

La aplicacin de la pasta sobre una superficie se llama empastadoy tarrajeado o revoque, la de un mortero. El tarrajeado puede serprimario o enfoscado, enlucido o tarrajeo fino, etc.

Generalidades.-

El papel que desempea la arena en los morteros esmltiple.

a) En el caso de los morteros de cal, es simplementemecnico, pues sirve para separar los granos del aglomerante y evitarde ese modo las contracciones que se producen en el mortero comoconsecuencia de la evaporacin del agua del amasado y a la que seabsorbe en la hidratacin del calcreo;

b) Cuando se emplean aglomerantes hidrulicos, ya no seoriginan contracciones, y entonces la arena sirve para disminuir ladosis de aglomerante; y

c) En todos los casos, los agregados desempean la funcinde dar resistencia a las masas, 6 como se dice corrientemente, darlescuerpo.

Tericamente slo se necesitara la cantidad deaglomerantes para cubrir con una pelcula a los granos de arena, loscuales se pueden suponer tangentes entre s; pero como adems sedesea obtener una masa compacta y casi siempre impermeable, setendr que llenar los vacos con el aglomerante u otro material de precioms econmico.

Las dosificaciones se suelen expresar por la relacin entrelos volmenes del aglomerante y de los agregados. As, la expresin (1 :3), significa un volumen de aglomerante por tres de agregado fino.

La dosificacin del agua, depende en primer lugar de laclase de aglomerante, y despus del estado atmosfrico, de laplasticidad deseada, y de la aplicacin que se va dar al mortero. Comoregla general conviene amasar el mortero con la mnima cantidad deagua, pues el exceso retrasa la fragua y deja poros en la masa alevaporarse.

Como consecuencia de los vacos que poseen tanto losaglomerantes como los agregados, el volumen resultante de las mezclases inferior a la suma de los volmenes de los componentes. Si seconocen los pesos especficos y densidades de los componentes de unmortero se puede determinar tericamente el volumen resultante, de

acuerdo con la dosificacin; pero en la prctica se prefiere trabajar condatos experimentales.

MORTERO DE YESO

No es muy usado porque la pasta de yeso admite pocaarena como consecuencia de la debilidad de aquel material en sufragua. Las proporciones mximas que pueden emplearse son pues de1:2 1:3. Adems, como el fraguado del yeso es rpido, no da tiempo aamasarlo.

El amasado se hace vertiendo el yeso sobre el aguadispuesta en una batea, mezclando rpidamente y procurando que nose formen burbujas. Se prepara a medida que se necesita, pues el yesoempieza a fraguar a los tres o cuatro minutos y termina a los quince oveinte.

La pasta fraguada o endurecida no puede emplerseleagregndole ms agua, y debe ser desechada. A este yeso los albailesle llaman fro.

Loa morteros de yeso adquieren en un da la mitad de laresistencia que pueden tener en un mes, que se considera como eltiempo en el cual han llegado prcticamente el lmite de su resistencia.

La lechada de yeso, slo sirve para blanqueos, debido a supoca resistencia.

MORTERO DE C A L

Dosificacin.-

Las proporciones empleadas, en volumen, varan de 1 partede pasta de cal por 2 a 4 de arena; siendo las ms usadas de 1:3 y 1:3-1/2. Corrientemente se agrega la cal a la arena, en forma de pasta.

Como orientacin damos las cantidades de materialempleados en la preparacin de un mortero de cal de proporcin 1:3.

Cal 1.00 m. = 25 qq. de 46 kg. c/u.Arena 3.00 m.

Mortero resultante 3.20 m.

Preparacin.-

Sobre una capa de pasta, de espesor uniforme, se Echatambin en capas de igual espesor, la arena. Y se revuelve todo hasta

que el conjunto presente color uniforme; si es necesario se agrega msagua.

Caracteres.-

La fragua del mortero se realiza lentamente, sobre todo si selo ha empleado en capas gruesas; se ha observado que en ocasiones sehan necesitado aos para el endurecimiento total, o sea para lacompleta transformacin de la cal hidratada en carbonato de calcio.

En estos morteros, el exceso de pasta atrasa la fragua,aumenta la contraccin, y las grietas consiguientes. De otro lado, elexceso de arena hace ms acelerada la f ragua y proporciona unmortero difcil de trabajar con las herramientas de albail.

Las mejores arenas para los morteros de cal, son las degrano fino, anguloso y limpias.

Resistencia.-

Depende principalmente de las cualidades de la cal y de laarena, influyendo tambin el cuidado con que ha sido preparado elmortero.

El exceso de cal disminuye la resistencia del mortero a lacompresin. Son causas, adems, de disminucin de esta resistencia:

a) Un exceso de arena;b) La arcilla, limo y materiales similares; yc) Los aceites, cidos, lcalis y material vegetal que pudiera

contener el agua.

Las siguientes cifras aproximadas, que se aceptan, para laresistencia del mortero de cal, proporcin 1:3.

1mes 6 meses

Resistencia a la tensin kg/cm. 2.0 4.00 3.0 5.0Resistencia a la compresin kg/cm. 10.0 28.00 12.0 35.0

MORTERO DE CEMENTO PORTLAND

Dosificacin. -

La dosificacin de la arena y el cemento, en este mortero, sepuede hacer por uno de los mtodos siguientes:

1.- Por peso;2.- Por volmenes conocidos de los envases de cemento

(barriles o sacos) y volmenes medidos de arena; y3.- Por volmenes medidos de cemento y arenas.

El mejor sistema de dosificacin es el primero de lossealados; y es el que se emplea, de preferencia en los laboratorios. Laobjecin que se le hace es que la humedad de la arena puede falsear.

La dosificacin terica; pero como esta humedad no pasanunca del 5 % en peso, este es el error que se puede cometer. No seemplea en las obras, porque no es suficientemente prctico.

El segundo mtodo es el ms usado en los trabajos, y escasi universal. Para emplearlo se aprovecha del volumen conocido delos barriles sacos de cemento. La arena da distintos volmenes segnla compacidad resultante de la operacin de llenar las cajas medidoras,pudindose obtener variaciones hasta del 25%, en volumen; es porconsiguiente importante que las cajas medidoras de arena se llenensiempre de la misma manera.

El tercer mtodo, es decir, cubicando el cemento y la arena,en cajas, es el menos recomendable. El cemento suelto se esponjabastante, y toma distintos grados de compacidad segn la altura a quese le deja caer sobre la medida, como ya hemos manifestado alocuparnos de la densidad de este material; la dosificacin quedaraentonces por completo al cuidado de los obreros.

La dosificacin ms usada en trabajos de albailera, es de1:2 a 1:6; morteros ms ricos se usan slo en enlucidos y en pocasocasiones; morteros ms pobres no se usan sino raras veces.

Las cantidades de cemento y arena para producir 1,00 mde mortero, son los siguientes:

Mortero Cemento, bls. Arena, m

1:1 6.37 0.701:2 4.18 0.901:3 3.07 1.001:4 2.41 1.051:5 1.99 1.081:6 1.70 1.12

Para producir 1.00 m de pasta, se necesitan 9.8 bls. decemento.

Mezclado.-

La arena y el cemento se pueden mezclar a mano, pormedio de lampas, o usando maquinas llamadas mezc1adoras,concreteras u hormigoneras. Conviene mezclar primero el cemento yla arena y agregar, despus, el agua; a mezcla debe continuarse hastaque el conjunto o fresca un color uniforme.

El mortero deber usarse antes de que se haya iniciado elfraguado; no deber emplearse mortero cuya fragua inicial hayaterminado.

Caracteres.-

La resistencia del mortero depende:

a) de la proporcin de cemento empleado;b) del tamao de los granos de arena y de su graduacin;

c) de la cantidad de agua usada; yd) del grado de compacidad obtenido en la manipulacin.

En trminos generales se puede decir que la resistencia delmortero depende: 1 de la cantidad de cemento por unidad de volumen;y 2 de su densidad.

En cuanto a la influencia de la arena, se puedenpuntualizar lo siguiente.

1.- Cuando la arena est debidamente graduada, es decir,cuando sus granos son de diferentes dimensiones, ofrece el menorvolumen de vacos y proporcionara el mortero ms denso; condicin quese obtiene con la presencia de una cantidad de granos gruesos en laarena.

2.- Con el mnimo porcentaje de vacos se producir unmortero ms resistente, empleando arena de granos de superficieangulosa y granos gruesos, que si la arena fuera de granos redondeadosy finos.

3.- Por ltimo, de dos arenas que tienen el mismoporcentaje de vacos, proporcionar mejor mortero, en cuanto adensidad y resistencia, la arena gruesa porque para un determinadovolumen de mezcla, se tendr menos vacos.

El agua produce la siguiente accin:

El exceso de agua ejerce las siguientes influencias:

a) aumenta el tiempo de f ragua;b) disminuye la resistencia; teniendo mayor influencia en

los ensayos a corto plazo que en los delargo plazo;

c) aumenta la cantidad de lechada, en la superficie libre delmortero;

d) aumenta la dificultad de trabazn entre un mortero viejoy uno nuevo; y

e) tiende a producir la separacin de la arena, del cemento.

El defecto de agua produce por el contrario:

a) acortamiento en el tiempo de fragua;b) incremento de la porosidad, y por consiguiente

decrecimiento de la impermeabilidad; yc) decrecimiento de la resistencia.

Peso del mortero.-

De proporcin: 1:1 2,320 kg/m1:3 2,2401:4 2,210

Resistencia a la tensin.-

En condiciones normales esta resistencia aumenta muyrpidamente durante los primeros das; pero la proporcin de esteincremento disminuye tambin con rapidez. A los 7 das, la resistenciaes casi la mitad o las dos terceras partes de la resistencia mxima, quese produce a los tres meses.

En los laboratoriosesta resistencia se ensaya pormaquinas especiales que sedefinen como balanzas de dospalancas. Las pruebas se hacencon briquetas o probetas enforma de ocho, y de dimensionesreglamentarias. Para los ensayos,segn las normas norte-americanas, las probetas en su parte ms delgada tiene una seccintransversal de 1 x 1.

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